CN113887939A - 一种基于bimgis的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法、系统、存储介质及设备 - Google Patents

一种基于bimgis的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法、系统、存储介质及设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法、系统、存储介质及设备，方法包括以下具体步骤：S1.确定数字化交付的规则；S2.制定数字化交付方案；S3.对数字化交付信息进行整合与校验，包括属性数据、地理信息数据、文档、BIMGIS模型，并形成质量审核报告；S4.审核通过，则完成数字化移交，否则再次进行数字化交付信息整合与校验；S5.数字化移交完毕，进行数字化交付成果验收，出具验收报告。本发明基于云端渲染技术解决了在客户端输出时BIMGIS三维模型在保证原有精细度的基础上模型不卡顿的问题；基于数字化交付系统扩展开发了生产管控、教育培训、进度可视化、文档管控等模块功能，一定程度上解决了企业信息孤岛问题。

Description

一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方 法、系统、存储介质及设备
技术领域
本发明涉及计算机应用设计领域，具体涉及一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法、系统、存储介质及设备。
背景技术
目前我国越来越多的蓄能水电厂从建设期逐步进入到运维期，在工程建设过程中产生了大量的工程建设文件，目前并没有一种很好的方式能将设计阶段、施工阶段、竣工阶段产生的各类数据进行统一的交付，使工程数据过渡到运维期得到进一步利用，造成数据资源的浪费。
由于蓄能水电厂自身的特点，水工枢纽工程和地下厂房硐室群位于地下，特高压设备长期运行不停电，发电机组结构复杂、一旦安装发电长期运行服务不大修，监测监控设备种类、数量也多且隐蔽性强，这造成了管理人员很难对生产现场各类建构筑物进行全方位的了解与跟踪查询，追溯工程记录时只能靠工程报告或二维的设计图纸回忆工程建设信息，缺乏直观了解工程数字化交付内容的手段。
同时，蓄能水电厂专业多、构件数量庞大、构件密集，为使三维场景达到现实级逼真程度，模型精细程度要求非常高，这对用户客户端硬件显卡提出了更高要求。但是，目前企业对批量PC端硬件升级所产生的高昂费用难以接受，导致BIMGIS数字化化交付系统难以得到普及应用。此外，浏览器和网络资源的限制条件造成了BIMGIS模型加载效率慢，这进一步加剧了用户体验差的直观感受，造成工程数字化交付成果难以推广。目前，在网络环境下开展三维BIMGIS应用，B/S模式越来越普及，传统使用插件的方式给用户带来很大的不便。随着5G技术的普及，终端用户访问云的延迟降低到局域网水平，带宽也有很大的提升，云渲染技术的应用场景也将极大地拓宽。
针对蓄能水电厂各类大型机组、装置精细化吊装模拟仿真和建构筑物大场景中复杂工艺运行模拟仿真、工程竣工数字化交付的需求，提出工厂设备、装置精细参数化模型与GIS大空间场景三维模型的多源数据动态融合方法，结合GIS、BIM技术实现一个系统管理毫米级的精细化机组、装置模型与三维大场景空间对象模型的功能，并基于云端渲染技术实现模型快速加载，最终实现电厂工程文档、过程数据的数字化交付。同时基于数字化交付系统，将蓄能水电厂典型对象类与教培仿真课件、文档、监测数据等相关联，并打通各个子系统之间的信息孤岛，以三维可视化的方式实现数字化档案管理、教育培训、工程数字化交付、远程运维等工作，可以提高电厂的运营能力和智慧化水平。
中国专利申请:数字化交付任务管理方法、装置以及存储介质(公开号:CN201910131028.1，公开日:2019.06.14)，公开了一种数字化交付任务管理方法、装置以及存储介质，包括：获取与交付业务相关的交付合同，其中交付合同包括与交付业务相关的数字化图纸、预算产品清单、人工费预算清单、交付地点、以及交付起始和结束时间；基于数字化图纸、预算产品清单、人工费预算清单、交付地点、以及交付起始和结束时间，确定与数字化交付业务相关的多个节点任务及时间；以及将多个节点任务及时间分别发送至相应的终端设备。该专利申请只是给出了常规数字化交付的内容和方法、装置以及存储介质，并未提出一种基于BIMGIS三维可视化的数字化交付方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法、系统、存储介质及设备，基于云端渲染技术解决了在客户端输出时BIMGIS三维模型在保证原有精细度的基础上模型不卡顿的问题。
本发明的技术方案：
一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法，包括以下具体步骤：
S1.确定数字化交付的规则，包括确定数字化交付范围、交付物及格式规定、电站分解结构划分、电站对象编码规定、交付物命名编号规定、电站对象类及属性规定；
S2.制定数字化交付方案；
S3.对数字化交付信息进行整合与校验，包括属性数据、地理信息数据、文档、BIMGIS模型，并形成质量审核报告；
S4.审核通过，则完成数字化移交，否则再次进行数字化交付信息整合与校验；
S5.数字化移交完毕，进行数字化交付成果验收，出具验收报告。
所述步骤S2中数字化交付方案采用B/S三层架构模式，分别为数据资源层、核心服务层和应用功能层；
S21.数据资源层以蓄能水电厂数字化交付标准构建蓄能水电厂数字化交付的内容，包括三维BIMGIS模型、属性数据、文档、三维BIMGIS数据，三维BIMGIS数据加载采用云端渲染；
S22.核心服务层以各种数据采集服务从各种数据资源库中将机组运行状态监控数据、水库与大坝监测数据、水工枢纽建筑物监测数据、视频监控数据、教培仿真文件数据、数字化交底竣工图纸、数字化交底竣工图纸属性、数字化交底竣工图纸模型数据、三维地理信息数据以Ajax通道传输、Request数据请求和Restful API的方式分发到不同的应用层；
S23.应用功能层以CityMaker云渲染的服务端，在实现数字化交底和三维展示的基础上，通过集成不同的业务插件，实现功能应用。
所述应用功能层包括三维全景漫游与交互式操作模块、三维数字化交付交底模块、三维生产管控与监测预警模块、机组运行流程仿真模块、设备检修拆装仿真模块、工程施工过程进度可视化模块。
所述步骤S21中，蓄能水电厂数字化交付规则依据电厂工程分解结构结合蓄能水电厂标识系统编码导则对最小可拆分单元模型进行编码，构建BIM模型并转换为GIS模型，并将模型中的每个零部件赋予cep编号和模型编码；根据工程应用的分类规则制定相应的蓄能水电厂分解结构表，所述蓄能水电厂分解结构表包含模型编码和对应的模型树形分解结构；依据分解结构将模型划分为不同的典型蓄能水电厂对象类；依据分解结构导出蓄能水电厂工程建筑信息模型几何信息以外的其他信息所构成的数据属性表、模型表，所述模型表包含零部件的cep编号、模型编码、模型名称和与典型蓄能水电厂对象类对应的属性表的名称；制作将所述模型表和所述教培仿真课件、文档、监测信息的关联表，通过所述关联表实现BIM模型与教培仿真课件、文档的关联，实现模型与教培仿真课件交互式查看，实现模型与文档交互式查看。
所述步骤S22中，针对蓄能水电厂工程数字化交付内容，BIM+GIS多源数据融合具体过程为：
第一步，倾斜摄影建模：利用无人机对全厂进行航测，对电厂地形地貌信息进行采集，利用ContextCapture完成基于倾斜摄影数据的地表建模；
第二步，三维激光点云建模：利用三维激光扫描技术，对空旷区域的建构筑物外观信息进行采集，利用3Ds Max完成基于三维激光扫描的建构筑物实景三维建模；
第三步，参数化建模：依据复杂装置设备的设计图纸与实测数据，根据装置设备的实际结构、设计参数及作用机理，利用Solidworks参数化建模技术按照最小可拆分单元进行建模，至螺丝级别，完成复杂装置设备的数字化。建模方式采用自底向上的方式，模型含装置的几何信息及生产信息；利用Inventor完成发电机组核心设备、管路模型优化，最终导入Revit完成机电族库设计；
第四步，建筑信息模型创建：水工枢纽建构筑物BIM模型依据设计图纸、竣工图纸建模，模型精度LOD400以上，利用Revit完成水工枢纽、地下厂房、地面建筑物建模，包含建筑、结构、给排水、暖通各专业，并生成建筑结构标准族库；
第五步，BIM+GIS多源数据融合：电厂数字化交付需要将SolidWorks参数化模型数据、3ds MAX基础建模三角面片数据、Revit精细建构筑物数据转换为GIS系统可用的轻量化模型数据，选用CityMaker云渲染的服务端完成BIMGIS三维场景发布、后台数据管理，其中地表模型由CityMakerTerrainPush发布为TED格式，并进行整平处理；空旷区域的建构筑物由3dmax插件OsgImport number对3ds格式转换为osg格式进入Citymaker builder做数据处理，发布为FDB格式；主机设备与管路模型由SolidWorks创建后在Inventor内转换为rfa族文件进入Revit中，由RevitPluginForFDB插件转换输出为FDB文件，水工枢纽建构筑物模型由Revit创建，由RevitPluginForFDB插件转换输出为FDB文件，在由BIM数据向GIS数据转换的过程中，对模型单位、坐标进行标准定义，最终完成了BIM+GIS数据的完美融合。
所述步骤S23中，CityMaker云渲染利用云端服务器进行实时渲染，以流媒体服务的方式，将服务器强大的三维处理能力传递给普通配置的电脑、手机、Pad或嵌入式设备的浏览器客户端，或原生APP，具体步骤为：
第一步，三维BIMGIS数据存储在云端服务器上，在云端渲染服务器上利用云端图形服务器CPU、GPU的计算资源基于CityMaker WebSDK创建三维BIMGIS网络服务并加载三维BIMGIS模型；
第二步，根据客户端实时三维交互指令、操作画面将后端三维数据按序列帧的方式动态渲染输出生成实时画面，利用CityMaker WebSDK使用交互式脚本语言与三维渲染窗口进行交互；
第三步，实时画面以流媒体的方式传递图形服务至HTML5的浏览器客户端形成用户需要的三维画面。
一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现系统，包括：
数字化交付的规则确定模块，用以确定数字化交付的规则，包括确定数字化交付范围、交付物及格式规定、电站分解结构划分、电站对象编码规定、交付物命名编号规定、电站对象类及属性规定；
数字化交付方案制定模块，用以制定数字化交付方案；
数字化交付信息进行整合与校验模块，对数字化交付信息进行整合与校验，包括属性数据、地理信息数据、文档、三维模型，并形成质量审核报告；
审核模块，用以对质量审核报告进行审核，审核通过，则完成数字化移交，否则再次进行数字化交付信息整合与校验；
数字化交付成果验收模块，数字化移交完毕，对进行数字化交付成果进行验收，出具验收报告。
所述数字化交付方案制定模块采用B/S三层架构模式，分别为数据资源层、核心服务层和应用功能层，应用功能层包括三维全景漫游与交互式操作模块、三维数字化交付交底模块、三维生产管控与监测预警模块、机组运行流程仿真模块、设备检修拆装仿真模块、工程施工过程进度可视化模块：
三维全景漫游与交互式操作模块：实现了BIM模型与GIS服务整合，在GIS环境中实现BIM构件级操作，构建BIM+GIS的工程漫游与模型交互式查看基础模块；
三维数字化交付模块：电厂数字化交付要求需要根据功能或结构等特征对电厂对象进行分类，同类别的电厂对象具有相同的属性定义，同时需要根据工艺流程或空间布置，按照一定的分类原则和编码体系，通过树状结构反映电厂的各级分解对象，最终实现数字化成果交付；
生产管控与监测预警模块：以生产数据和三维模型为驱动将水库、大坝、机组这些重要建构物的生产监测信息进行可视化展示与智能分析，实现三维可视化的生产管控与监测预警；
机组运行流程仿真模块：根据电厂机组运行规范，将机组运行流程策划成三维仿真的脚本，采用Unity3D虚拟现实引擎自主开发机组运行流程仿真程序，模拟机组运行操作流程；
设备检修拆装仿真模块：将由SOLIDWORKS Composer完成的转子、定子这些大型机组设备精细化吊装模拟仿真、拆装模拟仿真课件模块进行功能的移植，通过集成SOLIDWORKS Composer player插件查看设备检修拆装仿真课件，在三维场景中直接在线查看设备的精准拆装演示；
进度可视化仿真模块：通过研发Citymaker二次开发接口，将电厂最小可拆分单元赋予时间属性按天/月/季度模拟电厂计划施工与实际施工过程，实现施工进度可视化模拟。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权上所述的基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法的步骤。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时执行如上所述的基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对蓄能水电厂数字化交付方法匮乏，提出了基于BIMGIS技术实现蓄能水电厂工程的数字化交付，数字化交付内容包含三维BIM模型、GIS(地理信息)数据、属性数据、文档(含二维图纸和其他文档)；并基于云端渲染技术解决了在客户端输出时BIMGIS三维模型在保证原有精细度的基础上模型不卡顿的问题；基于数字化交付系统扩展开发了生产管控、教育培训、进度可视化、文档管控等模块功能，一定程度上解决了企业信息孤岛问题。
附图说明
图1是本发明方法流程示意图。
图2是本发明B/S三层架构模式示意图。
图3是本发明BIM+GIS多源数据融合具体过程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：
实施例1，一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法，包括以下具体步骤：
S1.确定数字化交付的规则，包括确定数字化交付范围、交付物及格式规定、电站分解结构划分、电站对象编码规定、交付物命名编号规定、电站对象类及属性规定；
S2.制定数字化交付方案；
S3.对数字化交付信息进行整合与校验，包括属性数据、地理信息数据、文档、BIMGIS模型，并形成质量审核报告；
S4.审核通过，则完成数字化移交，否则再次进行数字化交付信息整合与校验；
S5.数字化移交完毕，进行数字化交付成果验收，出具验收报告。
如图2所示，所述步骤S2中数字化交付方案采用B/S三层架构模式，分别为数据资源层、核心服务层和应用功能层：
S21.数据资源层以蓄能水电厂数字化交付标准构建蓄能水电厂数字化交付的内容，包括三维BIMGIS模型、属性数据、文档、三维BIMGIS数据，三维BIMGIS数据加载采用云端渲染；
S22.核心服务层以各种数据采集服务从各种数据资源库中将机组运行状态监控数据、水库与大坝监测数据、水工枢纽建筑物监测数据、视频监控数据、教培仿真文件数据、数字化交底竣工图纸、数字化交底竣工图纸属性、数字化交底竣工图纸模型数据、三维地理信息数据以Ajax通道传输、Request数据请求和Restful API的方式分发到不同的应用层；
S23.应用功能层以CityMaker云渲染的服务端，在实现数字化交底和三维展示的基础上，通过集成不同的业务插件，实现功能应用。
所述应用功能层包括三维全景漫游与交互式操作模块、三维数字化交付交底模块、三维生产管控与监测预警模块、机组运行流程仿真模块、设备检修拆装仿真模块、工程施工过程进度可视化模块。
所述步骤S21中，蓄能水电厂数字化交付规则依据电厂工程分解结构结合蓄能水电厂标识系统编码导则对最小可拆分单元模型进行编码，构建BIM模型并转换为GIS模型，并将模型中的每个零部件赋予cep编号和模型编码；根据工程应用的分类规则制定相应的蓄能水电厂分解结构表，所述蓄能水电厂分解结构表包含模型编码和对应的模型树形分解结构；依据分解结构将模型划分为不同的典型蓄能水电厂对象类；依据分解结构导出蓄能水电厂工程建筑信息模型几何信息以外的其他信息所构成的数据属性表、模型表，所述模型表包含零部件的cep编号、模型编码、模型名称和与典型蓄能水电厂对象类对应的属性表的名称；制作将所述模型表和所述教培仿真课件、文档、监测信息的关联表，通过所述关联表实现BIM模型与教培仿真课件、文档的关联，实现模型与教培仿真课件交互式查看，实现模型与文档交互式查看。
电厂工程枢纽布置、地质条件复杂，涉及规划、地质、水工、土建、水机、电气、金结、建筑、结构、暖通、消防、给排水、动力照明、造价等众多专业。电厂工程按照工程类型分为大坝工程、引水尾水系统工程、地下厂房系统工程、升压变电工程、通风空调消防工程、施工辅助工程、公路工程、环保水保工程、附属工程、临时工程(安全监测工程)，电厂对象类型多样，电厂分解结构复杂，模型格式多样，既包括了表现大空间场景的GIS格式数据，又包含了表现精细化模型的BIM格式，数字化移交过程复杂。
如图3所示，所述步骤S22中，针对蓄能水电厂工程数字化交付内容，BIM+GIS多源数据融合具体过程为：
第一步，倾斜摄影建模：利用无人机对全厂进行航测，对电厂地形地貌信息进行采集，利用ContextCapture完成基于倾斜摄影数据的地表建模。
第二步，三维激光点云建模：利用三维激光扫描技术，对空旷区域的建构筑物外观信息进行采集，利用3Ds Max完成基于三维激光扫描的建构筑物实景三维建模。
第三步，参数化建模：依据复杂装置设备的设计图纸与实测数据，根据装置设备的实际结构、设计参数及作用机理，利用Solidworks参数化建模技术按照最小可拆分单元进行建模，至螺丝级别，完成复杂装置设备的数字化。建模方式采用自底向上的方式，模型含装置的几何信息(如材质、质量、体积、面积等)及生产信息(装置名称、设备编码、生产工艺、耐压等级、制造厂家、安装单位等)。利用Inventor完成发电机组核心设备、管路模型优化，最终导入Revit完成机电族库设计。
第四步，建筑信息模型创建：水工枢纽建构筑物BIM模型依据设计图纸、竣工图纸建模，模型精度LOD400以上。利用Revit完成水工枢纽、地下厂房、地面建筑物建模，包含建筑、结构、给排水、暖通等各专业，并生成建筑结构标准族库。
第五步，BIM+GIS多源数据融合：电厂数字化交付需要将SolidWorks参数化模型数据、3ds MAX基础建模三角面片数据、Revit精细建构筑物数据转换为GIS系统可用的轻量化模型数据，系统选用CityMaker云渲染的服务端完成BIMGIS三维场景发布、后台数据管理。其中地表模型由CityMakerTerrainPush发布为TED格式(GIS格式)，并进行整平处理；空旷区域的建构筑物由3dmax插件OsgImport number对3ds格式转换为osg格式进Citymakerbuilder做数据处理，发布为FDB格式(GIS格式)；主机设备与管路模型由SolidWorks创建后在Inventor内转换为rfa族文件进入Revit中，由RevitPluginForFDB插件转换输出为FDB文件(GIS格式)。水工枢纽建构筑物模型由Revit创建，由RevitPluginForFDB插件转换输出为FDB文件(GIS格式)。在由BIM数据向GIS数据转换的过程中，对模型单位、坐标进行标准定义，最终完成了BIM+GIS数据的完美融合。
所述步骤S23中，CityMaker云渲染利用云端服务器进行实时渲染，以流媒体服务的方式，将服务器强大的三维处理能力传递给普通配置的电脑、手机、Pad或嵌入式设备的浏览器客户端，或原生APP，具体步骤为：
第一步，三维BIMGIS数据存储在云端服务器上，在云端渲染服务器上利用云端图形服务器CPU、GPU的计算资源基于CityMaker WebSDK创建三维BIMGIS网络服务并加载三维BIMGIS模型；
第二步，根据客户端实时三维交互指令、操作画面将后端三维数据按序列帧的方式动态渲染输出生成实时画面，利用CityMaker WebSDK使用交互式脚本语言与三维渲染窗口进行交互；
第三步，实时画面以流媒体的方式传递图形服务至HTML5的浏览器客户端(要客户端具有H.264、H.265的解码能力)，形成用户需要的三维画面。
一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现系统，包括：
数字化交付的规则确定模块，用以确定数字化交付的规则，包括确定数字化交付范围、交付物及格式规定、电站分解结构划分、电站对象编码规定、交付物命名编号规定、电站对象类及属性规定；
数字化交付方案制定模块，用以制定数字化交付方案；
数字化交付信息进行整合与校验模块，对数字化交付信息进行整合与校验，包括属性数据、地理信息数据、文档、三维模型，并形成质量审核报告；
审核模块，用以对质量审核报告进行审核，审核通过，则完成数字化移交，否则再次进行数字化交付信息整合与校验；
数字化交付成果验收模块，数字化移交完毕，对进行数字化交付成果进行验收，出具验收报告。
所述数字化交付方案制定模块采用B/S三层架构模式，分别为数据资源层、核心服务层和应用功能层，应用功能层包括三维全景漫游与交互式操作模块、三维数字化交付交底模块、三维生产管控与监测预警模块、机组运行流程仿真模块、设备检修拆装仿真模块、工程施工过程进度可视化模块：
三维全景漫游与交互式操作模块：实现了BIM模型与GIS服务整合，在GIS环境中实现BIM构件级操作，构建BIM+GIS的工程漫游与模型交互式查看基础模块。基于实时动态三维数据加载技术，通过设置模型的可视距离和最佳视角，将大量的BIM+GIS三维模型进行分布式加载，提高三维场景渲染速率。通过设定漫游路线、漫游速度、漫游视角可直观查看电厂全况布局和建构筑物及机组设备细节。利用重要区域定点追踪技术快速跳转场景以达到快速定位重要区域，也可设置兴趣点，自定义飞行路径，输出漫游成果。同时，系统具备综合查询、检索和测量模式，具备丰富的分析、测量、交互式查看功能，如面剖切、三维体剖切、空间测量、透明查看、隐藏/可视查看等功能，用户通过交互式模式，通过模型结构树层级与三维模型一一映射，可灵活运用上述功能为设计规划方案选取、施工过程监管、大型设备维修与技改等方面提供决策辅助。
三维数字化交付模块：电厂数字化交付要求需要根据功能或结构等特征对电厂对象进行分类，同类别的电厂对象具有相同的属性定义，同时需要根据工艺流程或空间布置，按照一定的分类原则和编码体系，通过树状结构反映电厂的各级分解对象，最终实现数字化成果交付。数字化交付范围应包含三维BIM模型、GIS(地理信息)数据、属性数据、文档(含二维图纸和其他文档)等。系统通过将电厂对象与三维模型、电厂对象与地理信息数据、电厂对象与属性数据、电厂对象与文档等不同信息之间建立关联关系，提供模型结构树管理、图档管理、属性管理等模块，支持数字化交付成果对象的关联查询，实现文档与模型双向检索查看，并可任意维度查看模型属性信息(含几何属性与生产属性)。
生产管控与监测预警模块：该模块的核心是以生产数据和三维模型为驱动将水库、大坝、机组等重要建构物的生产监测信息进行可视化展示与智能分析，实现三维可视化的生产管控与监测预警。通过打通数字化交付系统与发电生产系统等电厂生产系统之间各种协议接口，定义数据传输标准协议，获取各类生产数据如DCS控制系统数据、水工水情与环境监测数据(如大坝渗流、应力状态、水位、降雨量、电磁辐射等)和视频监控数据。通过BIM技术建立温度传感器、流量计、阀门、仪表、摄像头等传感器模型并赋予模型唯一编码。在数据库中将模型唯一标识(可为电厂KKS编码)与监测数据进行关联，可在三维场景中通过结构树点击挂接有监测信息的模型定位到传感器的空间位置，点击模型查询监测点信息和实时视频，以此掌握全电厂生产运行状况。同时，系统提供了监测预警功能，将监测历史值按数据类别(温度、流量、压力、水位等)进行存储，通过设置各类数据的阀值，将实时数据与历史阀值进行比较，判断其“异常”情况，如扬尘实测值超过当地气象站发布值20％判定扬尘超标。若出现监测数据异常，则在三维窗口中对挂接数据的传感器模型进行高亮显示，并进行弹窗提示。异常记录存储于数据库中备份，以便复查。
机组运行流程仿真模块：根据电厂机组运行规范，将机组运行流程(如虚拟倒闸操作、尾水管充排水操作等)策划成三维仿真的脚本，采用Unity3D虚拟现实引擎自主开发机组运行流程仿真程序，模拟机组运行操作流程。利用虚拟现实技术，模拟电厂运行仿真环境，以可交互的操作方式(开关拨动、阀门转动、钥匙插拔等)在三维场景中进行模拟训练，从而达到操作全过程仿真的目的。运行仿真课件支持演练教学、操作练习、评分考评等功能，实现电站虚拟培训教-学-练-考一体化。
设备检修拆装仿真模块：系统通过将由SOLIDWORKS Composer完成的转子、定子等大型机组设备精细化吊装模拟仿真、拆装模拟仿真课件模块进行功能的移植，通过集成SOLIDWORKS Composer player插件查看设备检修拆装仿真课件，在三维场景中直接在线查看设备的精准拆装演示。同时，研发eDrawings二次开发接口，通过eDrawings插件可查看课件对应的高精度设备模型数据，并可进行剖切、精准测量、爆炸、质量属性查看等功能，进一步加深员工对复杂设备的理解。
进度可视化仿真模块：通过研发Citymaker二次开发接口，将电厂最小可拆分单元赋予时间属性(计划开始时间、计划完成时间、实际开始时间、实际完成时间)，可按天/月/季度模拟电厂计划施工与实际施工过程，实现施工进度可视化模拟。
实施例3，一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质分为两个层级，第一层级由处理器直接控制，它提供计算机程序执行的空间场地，并在计算机程序运行过程中提供重定位、实时保护和共享等功能。第二层级负责持久化保存计算机数据和程序，它经由输入/输出模块与处理器和第一层级实现数据交互和转移。所需计算机执行如上述的基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法的步骤。
实施例4，一种计算机设备，一个计算机设备，由处理器、存储器和输入/输出模块组成。每个模块分为多个部件。其中处理器控制计算机操作，执行数据处理功能，它负责执行如上述的基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法的步骤；存储器提供存储控制器需要执行的程序的场地以及存储执行过程中产生的数据；输入输出模块通过程序控制、中断驱动及直接内存访问等方式连接外部设备并与外部设备实现数据功能。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.确定数字化交付的规则，包括确定数字化交付范围、交付物及格式规定、电站分解结构划分、电站对象编码规定、交付物命名编号规定、电站对象类及属性规定；
S2.制定数字化交付方案；
S3.对数字化交付信息进行整合与校验，包括属性数据、地理信息数据、文档、BIMGIS模型，并形成质量审核报告；
S4.审核通过，则完成数字化移交，否则再次进行数字化交付信息整合与校验；
S5.数字化移交完毕，进行数字化交付成果验收，出具验收报告。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法，其特征在于，所述步骤S2中数字化交付方案采用B/S三层架构模式，分别为数据资源层、核心服务层和应用功能层：
S21.数据资源层以蓄能水电厂数字化交付标准构建蓄能水电厂数字化交付的内容，包括三维BIMGIS模型、属性数据、文档、三维BIMGIS数据，三维BIMGIS数据加载采用云端渲染；
S22.核心服务层以各种数据采集服务从各种数据资源库中将机组运行状态监控数据、水库与大坝监测数据、水工枢纽建筑物监测数据、视频监控数据、教培仿真文件数据、数字化交底竣工图纸、数字化交底竣工图纸属性、数字化交底竣工图纸模型数据、三维地理信息数据以Ajax通道传输、Request数据请求和Restful API的方式分发到不同的应用层；
S23.应用功能层以CityMaker云渲染的服务端，在实现数字化交底和三维展示的基础上，通过集成不同的业务插件，实现功能应用。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法，其特征在于，所述应用功能层包括三维全景漫游与交互式操作模块、三维数字化交付交底模块、三维生产管控与监测预警模块、机组运行流程仿真模块、设备检修拆装仿真模块、工程施工过程进度可视化模块。
4.根据权利要求2所述的一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法，其特征在于，所述步骤S21中，蓄能水电厂数字化交付规则依据电厂工程分解结构结合蓄能水电厂标识系统编码导则对最小可拆分单元模型进行编码，构建BIM模型并转换为GIS模型，并将模型中的每个零部件赋予cep编号和模型编码；根据工程应用的分类规则制定相应的蓄能水电厂分解结构表，所述蓄能水电厂分解结构表包含模型编码和对应的模型树形分解结构；依据分解结构将模型划分为不同的典型蓄能水电厂对象类；依据分解结构导出蓄能水电厂工程建筑信息模型几何信息以外的其他信息所构成的数据属性表、模型表，所述模型表包含零部件的cep编号、模型编码、模型名称和与典型蓄能水电厂对象类对应的属性表的名称；制作将所述模型表和所述教培仿真课件、文档、监测信息的关联表，通过所述关联表实现BIM模型与教培仿真课件、文档的关联，实现模型与教培仿真课件交互式查看，实现模型与文档交互式查看。
5.根据权利要求2所述的一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法，其特征在于，所述步骤S22中，针对蓄能水电厂工程数字化交付内容，BIM+GIS多源数据融合具体过程为：
第一步，倾斜摄影建模：利用无人机对全厂进行航测，对电厂地形地貌信息进行采集，利用ContextCapture完成基于倾斜摄影数据的地表建模；
第二步，三维激光点云建模：利用三维激光扫描技术，对空旷区域的建构筑物外观信息进行采集，利用3Ds Max完成基于三维激光扫描的建构筑物实景三维建模；
第三步，参数化建模：依据复杂装置设备的设计图纸与实测数据，根据装置设备的实际结构、设计参数及作用机理，利用Solidworks参数化建模技术按照最小可拆分单元进行建模，至螺丝级别，完成复杂装置设备的数字化。建模方式采用自底向上的方式，模型含装置的几何信息及生产信息；利用Inventor完成发电机组核心设备、管路模型优化，最终导入Revit完成机电族库设计；
第四步，建筑信息模型创建：水工枢纽建构筑物BIM模型依据设计图纸、竣工图纸建模，模型精度LOD400以上，利用Revit完成水工枢纽、地下厂房、地面建筑物建模，包含建筑、结构、给排水、暖通各专业，并生成建筑结构标准族库；
第五步，BIM+GIS多源数据融合：电厂数字化交付需要将SolidWorks参数化模型数据、3ds MAX基础建模三角面片数据、Revit精细建构筑物数据转换为GIS系统可用的轻量化模型数据，选用CityMaker云渲染的服务端完成BIMGIS三维场景发布、后台数据管理，其中地表模型由CityMakerTerrainPush发布为TED格式，并进行整平处理；空旷区域的建构筑物由3dmax插件OsgImport number对3ds格式转换为osg格式进入Citymaker builder做数据处理，发布为FDB格式；主机设备与管路模型由SolidWorks创建后在Inventor内转换为rfa族文件进入Revit中，由RevitPluginForFDB插件转换输出为FDB文件，水工枢纽建构筑物模型由Revit创建，由RevitPluginForFDB插件转换输出为FDB文件，在由BIM数据向GIS数据转换的过程中，对模型单位、坐标进行标准定义，最终完成了BIM+GIS数据的完美融合。
6.根据权利要求2所述的一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法，其特征在于，所述步骤S23中，CityMaker云渲染利用云端服务器进行实时渲染，以流媒体服务的方式，将服务器强大的三维处理能力传递给普通配置的电脑、手机、Pad或嵌入式设备的浏览器客户端，或原生APP，具体步骤为：
第一步，三维BIMGIS数据存储在云端服务器上，在云端渲染服务器上利用云端图形服务器CPU、GPU的计算资源基于CityMaker WebSDK创建三维BIMGIS网络服务并加载三维BIMGIS模型；
第二步，根据客户端实时三维交互指令、操作画面将后端三维数据按序列帧的方式动态渲染输出生成实时画面，利用CityMaker WebSDK使用交互式脚本语言与三维渲染窗口进行交互；
第三步，实时画面以流媒体的方式传递图形服务至HTML5的浏览器客户端形成用户需要的三维画面。
7.一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现系统，其特征在于，包括：
数字化交付的规则确定模块，用以确定数字化交付的规则，包括确定数字化交付范围、交付物及格式规定、电站分解结构划分、电站对象编码规定、交付物命名编号规定、电站对象类及属性规定；
数字化交付方案制定模块，用以制定数字化交付方案；
数字化交付信息进行整合与校验模块，对数字化交付信息进行整合与校验，包括属性数据、地理信息数据、文档、三维模型，并形成质量审核报告；
审核模块，用以对质量审核报告进行审核，审核通过，则完成数字化移交，否则再次进行数字化交付信息整合与校验；
数字化交付成果验收模块，数字化移交完毕，对进行数字化交付成果进行验收，出具验收报告。
8.根据权利要求7所述的一种基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现系统，其特征在于，所述数字化交付方案制定模块采用B/S三层架构模式，分别为数据资源层、核心服务层和应用功能层，应用功能层包括三维全景漫游与交互式操作模块、三维数字化交付交底模块、三维生产管控与监测预警模块、机组运行流程仿真模块、设备检修拆装仿真模块、工程施工过程进度可视化模块：
三维全景漫游与交互式操作模块：实现了BIM模型与GIS服务整合，在GIS环境中实现BIM构件级操作，构建BIM+GIS的工程漫游与模型交互式查看基础模块；
三维数字化交付模块：电厂数字化交付要求需要根据功能或结构等特征对电厂对象进行分类，同类别的电厂对象具有相同的属性定义，同时需要根据工艺流程或空间布置，按照一定的分类原则和编码体系，通过树状结构反映电厂的各级分解对象，最终实现数字化成果交付；
生产管控与监测预警模块：以生产数据和三维模型为驱动将水库、大坝、机组这些重要建构物的生产监测信息进行可视化展示与智能分析，实现三维可视化的生产管控与监测预警；
机组运行流程仿真模块：根据电厂机组运行规范，将机组运行流程策划成三维仿真的脚本，采用Unity3D虚拟现实引擎自主开发机组运行流程仿真程序，模拟机组运行操作流程；
设备检修拆装仿真模块：将由SOLIDWORKS Composer完成的转子、定子这些大型机组设备精细化吊装模拟仿真、拆装模拟仿真课件模块进行功能的移植，通过集成SOLIDWORKSComposer player插件查看设备检修拆装仿真课件，在三维场景中直接在线查看设备的精准拆装演示；
进度可视化仿真模块：通过研发Citymaker二次开发接口，将电厂最小可拆分单元赋予时间属性按天/月/季度模拟电厂计划施工与实际施工过程，实现施工进度可视化模拟。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6任一项所述的基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如权利要求1-6任一项所述的基于BIMGIS的云端渲染蓄能水电厂数字化交付实现方法的步骤。
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